CAREER: Multi-Utility Textile Electromagnetics for Motion Capture and Tissue Monitoring Cyber-Physical Systems

职业:用于运动捕捉和组织监测网络物理系统的多功能纺织电磁学

基本信息

  • 批准号:
    2042644
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 52.77万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-10-01 至 2026-09-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Wearable sensors show much promise for medical, sports, defense, emergency, and consumer applications, but are currently limited to obtrusive implementations. Akin to the evolution of cell phones that evolved from foot-long prototypes to recent smart devices, next-generation wearables are envisioned to be seamlessly embedded in fabrics. This CAREER project aims to understand the unique challenges of operating such textile sensors “in-the-wild” and to empower their reliable operation via closed-loop interaction among fabrics, electronics, and humans. To serve as a model and to inspire new applications, the project focuses on new classes of functionalized garments that can seamlessly monitor kinematics and/or tissue abnormalities with unique advantages over the state-of-the-art. Concurrently, the integrated education/outreach efforts aim to increase student and public exposure to bio-electromagnetics that are now confined to specialized research, yet can enable interdisciplinary training for all via appealing activities with direct societal impact.This CAREER project will pioneer a design, modeling, and implementation framework that reconciles human-in-the-loop Cyber-Physical Systems (CPS) with conductive e-textile sensors operating in complex (human wearing a sensing fabric) and dynamic (real-world) environments. Cognitive and fully-adaptive e-textile CPS are proposed that: (a) are cognizant of inputs received by the wearer, the fabric, and the environment, and (b) integrate agility in both the cyber and physical sides for closed-loop adaptability on the fly. In turn, potentials in optimizing performance, minimizing resources, and enhancing opportunities for myriads of human-in-the-loop CPS are envisioned to be significant. Without loss of generality, focus is on a novel-multi-utility sensor that addresses two of the most challenging sensing modalities in the area of wearables, i.e., motion capture and tissue abnormality monitoring. These modalities may be individually or concurrently employed to create models for dense-data (motion captured on the go), sparse-data (tissues monitored over sparse intervals), and context-aware (both of the above) human-in-the-loop CPS. As a case study, a novel CPS will be progressively designed – from concept to in vivo testing – to improve outcomes after anterior cruciate ligament reconstruction.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
可穿戴传感器在医疗、体育、国防、应急和消费应用方面显示出很大的前景,但目前仅限于引人注目的实施。类似于手机从一英尺长的原型发展到最近的智能设备的演变,下一代可穿戴设备被设想为无缝嵌入织物中。该CAREER项目旨在了解“野外”操作此类纺织传感器的独特挑战,并通过织物,电子设备和人类之间的闭环交互来增强其可靠操作。作为一个模型,并激发新的应用,该项目的重点是新的功能化服装,可以无缝监测运动学和/或组织异常与国家的独特优势,最先进的。同时,综合教育/推广工作的目的是增加学生和公众接触生物电磁学,现在只限于专门的研究,然而,通过具有直接社会影响力的吸引人的活动,可以为所有人提供跨学科的培训。这个CAREER项目将开创一个设计,建模,和实施框架,协调人在环网络物理系统(CPS)与导电电子纺织传感器在复杂的环境中运行,(穿戴传感织物的人)和动态(真实世界)环境。提出了认知和完全自适应的电子纺织品CPS:(a)认识到由穿戴者、织物和环境接收的输入,以及(B)在网络和物理方面集成敏捷性,以实现飞行中的闭环适应性。反过来,在优化性能,最大限度地减少资源,并提高无数的人在循环CPS的机会的潜力被认为是显着的。在不失一般性的情况下,重点是一种新颖的多用途传感器,其解决了可穿戴设备领域中两种最具挑战性的感测模态,即,运动捕获和组织异常监测。这些模态可以单独或同时用于创建密集数据(在行进中捕获的运动)、稀疏数据(在稀疏间隔上监测的组织)和上下文感知(上述两者)的人在回路CPS的模型。作为一个案例研究,一个新的CPS将逐步设计-从概念到体内测试-以改善前交叉韧带重建后的结果。该奖项反映了NSF的法定使命,并已被认为是值得通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估的支持。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Wearable Loop Sensor for Unambiguous and High-Resolution Joint Kinematics Monitoring
可穿戴环路传感器可实现明确且高分辨率的关节运动学监控
Denoising Textile Kinematics Sensors: A Machine Learning Approach
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yuxuan Han;Vigyanshu Mishra;A. Kiourti
  • 通讯作者:
    Yuxuan Han;Vigyanshu Mishra;A. Kiourti
Multi-Utility Wearable Sensors for Motion Capture and Tissue Imaging
用于运动捕捉和组织成像的多用途可穿戴传感器
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Asimina Kiourti其他文献

Stray energy transfer during endoscopy
  • DOI:
    10.1007/s00464-017-5427-y
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.700
  • 作者:
    Edward L. Jones;Amin Madani;Douglas M. Overbey;Asimina Kiourti;Satheesh Bojja-Venkatakrishnan;Dean J. Mikami;Jeffrey W. Hazey;Todd R. Arcomano;Thomas N. Robinson
  • 通讯作者:
    Thomas N. Robinson

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    2014
  • 资助金额:
    $ 52.77万
  • 项目类别:
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Developing a drought narrative resource as a multi-stakeholder decision making utility in drought risk management
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  • 批准号:
    NE/L010291/1
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 52.77万
  • 项目类别:
    Research Grant
DEVELOPING A DROUGHT NARRATIVE RESOURCE IN A MULTI-STAKEHOLDER DECISION-MAKING UTILITY FOR DROUGHT RISK MANAGEMENT
在多利益相关者决策实用程序中开发干旱叙述资源以进行干旱风险管理
  • 批准号:
    NE/L01033X/1
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 52.77万
  • 项目类别:
    Research Grant
DEVELOPING A DROUGHT NARRATIVE RESOURCE IN A MULTI-STAKEHOLDER DECISION-MAKING UTILITY FOR DROUGHT RISK MANAGEMENT
在多利益相关者决策实用程序中开发干旱叙述资源以进行干旱风险管理
  • 批准号:
    NE/L010380/1
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 52.77万
  • 项目类别:
    Research Grant
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知道了